KR101644230B1

KR101644230B1 - 표시 장치 제조용 포토마스크, 그 포토마스크의 제조 방법, 패턴 전사 방법 및 표시 장치의 제조 방법

Info

Publication number: KR101644230B1
Application number: KR1020140076489A
Authority: KR
Inventors: 노보루 야마구찌; 유따까 요시까와; 세이지 쯔보이
Original assignee: 호야 가부시키가이샤
Priority date: 2013-08-30
Filing date: 2014-06-23
Publication date: 2016-07-29
Also published as: KR20160091866A; TWI556056B; JP2015049282A; KR20150026779A; CN104423141A; KR101751185B1; TW201510640A; TW201701055A; TWI600964B

Abstract

본 발명의 과제는 미세 패턴의 전사성을 향상시킨 표시 장치 제조용 포토마스크를 제공하는 것이다. 투명 기판 상에, 위상 시프트막, 에칭 마스크막, 차광막이, 각각 웨트 에칭에 의해 패터닝됨으로써, 차광부, 위상 시프트부, 투광부를 포함하는 전사용 패턴이 형성되어 이루어지는 표시 장치 제조용 포토마스크로서, 상기 차광부는, 상기 위상 시프트막, 상기 에칭 마스크막, 상기 차광막이 이 순서로 적층되어 이루어지고, 상기 위상 시프트부는, 상기 위상 시프트막이거나, 또는, 상기 위상 시프트막과 상기 에칭 마스크막이 이 순서로 적층되어 이루어지고, 상기 투광부는, 상기 투명 기판 표면이 노출되어 이루어지고, 상기 위상 시프트막은, 크롬을 함유하는 재료로 이루어지고, 상기 에칭 마스크막은, 상기 위상 시프트막의 에칭액에 대해, 에칭 내성을 갖는 재료로 이루어지고, 상기 위상 시프트부와, 상기 투광부는, 서로 인접하는 부분을 갖고, 또한, 상기 위상 시프트부와 상기 투광부는, 상기 포토마스크의 노광광의 대표 파장에 대해, 대략 180도의 위상차를 갖는 것인, 표시 장치 제조용 포토마스크이다.

Description

표시 장치 제조용 포토마스크, 그 포토마스크의 제조 방법, 패턴 전사 방법 및 표시 장치의 제조 방법{PHOTOMASK FOR MANUFACTURING DISPLAY DEVICE, METHOD FOR MANUFACTURING PHOTOMASK, PATTERN TRANSFER METHOD AND METHOD FOR MANUFACTURING DISPLAY DEVICE}

본 발명은, 표시 장치의 제조에 있어서 미세한 패턴을 형성하는 것이 가능한 표시 장치 제조용 포토마스크, 그 포토마스크의 제조 방법, 그 포토마스크를 사용한 패턴 전사 방법 및 표시 장치의 제조 방법에 관한 것이다.

특허문헌 1에는, 미세 또한 고정밀도인 노광 패턴을 형성하는 것이 가능한 위상 시프트 마스크의 제조 방법에 관한 발명이 기재되어 있다. 그 문헌에는, 특히, 플랫 패널용의 유리 기판은, 300㎜를 초과하는 사이즈이므로, 기판의 굴곡이나 표면 거칠기가 커져, 초점 심도의 영향을 받기 쉽다고 기재되어 있다.

따라서, 특허문헌 1은, 투명 기판 상의 차광층을 패터닝하고, 크롬계 재료의 타깃을 스퍼터함으로써, 300㎚ 이상 500㎚ 이하의 파장 영역 중 어느 하나의 광에 대해 180°의 위상차를 갖게 하는 것이 가능한 위상 시프트층을, 상기 차광층을 피복하도록 상기 투명 기판 상에 형성하고, 상기 위상 시프트층을 패터닝하는 위상 시프트 마스크의 제조 방법을 기재하고 있다.

특허문헌 2에는, 블라인드 영역에 차광 영역 및 투광 영역이 구비되고, 메인 영역에 위상 반전 영역 및 투광 영역이 구비된 FPD(Flat Panel Display) 제조용 포토마스크이며, 상기 블라인드 영역은, 투명 기판 상에 차광막 패턴 및 위상 반전막이 적층되어 구성되고, 상기 블라인드 영역의 투광 영역은, 상기 위상 반전막 및 차광막 패턴이 순차적으로 에칭되어 노출된 상기 투명 기판 영역을 포함하고, 상기 메인 영역의 투광 영역은, 투명 기판 상에 적층된 위상 반전막이 에칭되어 노출된 상기 투명 기판 영역을 포함하고, 상기 차광막 패턴의 에칭 속도는, 동일한 에칭 물질에 대해 상기 위상 반전막의 에칭 속도보다 빠른 것을 특징으로 하는 포토마스크가 기재되어 있다.

[특허문헌 1] 일본 특허 공개 제2011-13283호 공보 [특허문헌 2] 일본 특허 공개 제2012-230379호 공보

현재, 액정 표시 장치에는, VA(Vertical Alignment) 방식이나 IPS(In Plane Switching) 방식 등이 채용되고 있다. 이들의 채용에 의해, 밝고, 또한 전력 절약함과 동시에, 고정밀, 고속 표시, 광시야각 등의 표시 성능의 향상이 요망되고 있다.

예를 들어, 이들의 방식을 적용한 액정 표시 장치에 있어서, 화소 전극에, 라인 앤드 스페이스 패턴 형상으로 형성한 투명 도전막이 적용되고, 액정 표시 장치의 표시 성능을 높이기 위해서는, 이러한 패턴의 미세화가 점점 요망되어 있다. 예를 들어, 라인 앤드 스페이스 패턴의 피치 폭 P(라인 폭 L과 스페이스 폭 S의 합계)를, 6㎛로부터 5㎛로 좁게 하고, 5㎛로부터 4㎛로 더 좁게 하는 것이 요망되어 있다. 이 경우, 라인 폭 L, 스페이스 폭 S는, 적어도 어느 한쪽이 3㎛ 미만이 되는 경우가 많다. 예를 들어, L<3㎛, 혹은 L≤2㎛, 또는 S<3㎛, 혹은 S≤2㎛가 되는 경우가 적지 않다.

한편, 액정 표시 장치나 EL(electroluminescence) 표시 장치에 사용되는 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor,「TFT」)라고 하면, TFT를 구성하는 복수의 패턴 중, 패시베이션(passivation)층(절연층)으로 형성된 콘택트 홀이, 절연층을 가로지르고, 그 하층측에 있는 접속부에 도통하는 구성이 채용되어 있다. 이때, 상층측과 하층측의 패턴이 정확하게 위치 결정되고, 또한, 콘택트 홀의 형상이 확실하게 형성되어 있지 않으면, 표시 장치의 올바른 동작이 보증되지 않는다. 그리고, 여기서도, 표시 성능의 향상과 함께, 디바이스 패턴의 고집적화가 필요하게 되고, 패턴의 미세화가 요구되어 있다. 즉, 홀 패턴의 직경도, 3㎛를 하회하는 것이 필요하게 되고 있다. 예를 들어, 직경이 2.5㎛ 이하, 나아가서는, 직경이 2.0㎛ 이하인 홀 패턴이 필요해지고, 조만간, 이를 하회하는 1.5㎛ 이하의 직경을 갖는 패턴의 형성도 요망된다고 생각된다.

이와 같은 배경으로부터, 라인 앤드 스페이스 패턴이나 콘택트 홀의 미세화에 대응할 수 있는 표시 장치 제조용의 포토마스크의 요구가 향상되어 있다.

그런데, 반도체(LSI 등) 제조용 포토마스크의 분야에서는, 해상성을 얻기 위해, 고NA(Numerical Aperture)(예를 들어 0.2 이상)의 광학계와 함께, 위상 시프트 작용을 이용한 위상 시프트 마스크를 개발해 온 경위가 있다. 위상 시프트 마스크는, 단일 파장의, 파장이 짧은 광원(KrF나 ArF의 엑시머 레이저 등)과 함께 사용되고 있다. 이에 의해, 각종 소자 등의 고집적화 및 그것에 수반하는 포토마스크의 패턴 미세화에 대응해 왔다.

그 한편, 표시 장치 제조용의 리소그래피 분야에서는, 해상성 향상이나 초점 심도 확대를 위해, 상기와 같은 방법이 적용되는 것은, 일반적이지 않았다. 이 이유로서는, 표시 장치에 있어서 요구되는, 패턴의 집적도나, 미세함이 반도체 제조 분야 정도가 아니었던 것을 예로 들 수 있다. 실제, 표시 장치 제조용의 노광 장치[일반적으로는 LCD(Liquid Crystal Display) 노광 장치, 혹은 액정 노광 장치 등으로서 알려짐]에 탑재되는 광학계나 광원도, 반도체 제조용의 것과는 다르고, 해상성이나 초점 심도보다, 생산 효율(예를 들어, 광원의 파장 영역을 확장시켜 큰 조사광량을 얻어, 생산 택트를 단축시키는 등)이 중시되어 왔다.

포토마스크의 전사용 패턴이 미세화하면, 이를 정확하게 피전사체(에칭 가공하고자 하는 박막 등, 피가공체라고도 함)에 전사하는 공정의 실시는 곤란해진다. 표시 장치의 제조에 있어서의 전사의 공정에 현실적으로 사용되고 있는 상술한 노광 장치의 해상 한계는 3㎛ 정도이지만, 표시 장치에 필요한 전사용 패턴 중에는, 상술한 바와 같이, CD(Critical Dimension, 선 폭)가, 이미 이에 근접하거나, 혹은 이를 하회하는 치수의 것이 필요하게 되어 있기 때문이다.

또한, 표시 장치 제조용 마스크는, 반도체 제조용 마스크에 비해 면적이 크기 때문에, 실 생산상, 3㎛ 미만인 CD를 갖는 전사용 패턴을 면 내 균일하게 전사하는 것에는 큰 곤란이 있었다.

이와 같이 종래의 표시 장치 제조용의 마스크를 사용한 것에서는, 3㎛ 미만인 CD 등의 미세한 패턴의 전사에는 곤란이 수반하므로, 지금까지 반도체 장치 제조의 목적으로 개발되어 온, 해상성 향상을 위한 각종 방법을 표시 장치 제조의 분야에도 적용하는 것이 생각된다.

그러나, 표시 장치 제조에 상기한 방법을 그대로 적용하는 것에는, 몇 개의 문제가 있다. 예를 들어, 고NA(개구수)를 갖는 고해상도의 노광 장치로의 전환에는, 큰 투자가 필요하게 되어, 표시 장치의 가격과의 정합성에 저어(齟齬)가 생긴다. 혹은, 노광 파장의 변경(ArF 엑시머 레이저와 같은 단파장을, 단일 파장으로 사용함)에 대해서는, 비교적 대면적을 갖는 표시 장치에의 적용이 곤란하고, 제조 택트가 연장되기 쉬운 문제 외에도, 역시나 상당한 투자를 필요로 하는 점에서 부적합하다.

따라서, 표시 장치 제조용 포토마스크가 구비하는 전사용 패턴의 고안에 의해, 미세 패턴의 전사성을 향상시킬 수 있으면, 매우 의의가 크다.

본 발명의 요지는, 이하와 같다.

<1> 투명 기판 상에, 위상 시프트막, 에칭 마스크막, 차광막이, 각각 웨트 에칭에 의해 패터닝됨으로써, 차광부, 위상 시프트부, 투광부를 포함하는 전사용 패턴이 형성되어 이루어지는 표시 장치 제조용 포토마스크로서,

상기 차광부는, 상기 투명 기판 상에, 상기 위상 시프트막, 상기 에칭 마스크막, 상기 차광막이 이 순서로 적층되어 이루어지고,

상기 위상 시프트부는, 상기 투명 기판 상에 상기 위상 시프트막, 또는, 상기 위상 시프트막과 상기 에칭 마스크막이 형성되어 이루어지고,

상기 투광부는, 상기 투명 기판 표면이 노출되어 이루어지고,

상기 위상 시프트막은, 크롬을 함유하는 재료로 이루어지고,

상기 에칭 마스크막은, 상기 위상 시프트막의 에칭액에 대해, 에칭 내성을 갖는 재료로 이루어지고,

상기 위상 시프트부와, 상기 투광부는, 서로 인접하는 부분을 갖고, 또한, 상기 위상 시프트부와 상기 투광부는, 상기 포토마스크의 노광광의 대표 파장에 대해, 대략 180도의 위상차를 갖는 것인,

표시 장치 제조용 포토마스크.

<2> 상기 전사용 패턴은, 라인 앤드 스페이스 패턴을 포함하고, 상기 라인 앤드 스페이스 패턴의 라인 패턴은 일정 폭의 차광부와, 상기 일정 폭의 차광부의 양측에 인접한 일정 폭의 위상 시프트부를 갖는 것을 특징으로 하는, <1>에 기재된 표시 장치 제조용 포토마스크.

<3> 상기 전사용 패턴은, 홀 패턴을 포함하고, 상기 홀 패턴은 소정 직경의 투광부와, 상기 투광부를 둘러싸는 일정 폭의 위상 시프트부와, 상기 위상 시프트부를 둘러싸는 차광부를 갖는 것을 특징으로 하는, <1>에 기재된 표시 장치 제조용 포토마스크.

<4> 상기 위상 시프트부는, 상기 투명 기판 상에 상기 위상 시프트막이 형성되어 이루어지고, 상기 위상 시프트막은, 상기 노광광의 대표 파장에 대해, 대략 180도 위상 시프트하는 것인 것을 특징으로 하는, <1> 내지 <3> 중 어느 한 항에 기재된 표시 장치 제조용 포토마스크.

<5> 상기 위상 시프트부는, 상기 투명 기판 상에 상기 위상 시프트막과 상기 에칭 마스크막이 이 순서로 적층되어 이루어지고,

상기 위상 시프트막과 상기 에칭 마스크막의 적층은, 상기 노광광의 대표 파장에 대해, 대략 180도 위상 시프트하는 것인 것을 특징으로 하는, <1> 내지 <3> 중 어느 한 항에 기재된 표시 장치 제조용 포토마스크.

<6> 상기 전사용 패턴에 포함되는, 상기 투광부와 상기 위상 시프트부가 서로 인접하는 부분에서, 상기 위상 시프트막의 피에칭면이 노출되고,

상기 인접하는 부분의 단면에 있어서, 상기 위상 시프트막의 상면, 하면 및 피에칭면에 각각 대응하는 상변, 하변 및 측변이, 하기 조건 (A) 및 (B)를 충족하는, <1> 내지 <5> 중 어느 한 항에 기재된 표시 장치 제조용 포토마스크.

(A) 상기 상변과 상기 측변의 접점과, 상기 상면으로부터 상기 위상 시프트막의 막 두께의 3분의 2 내려간 높이의 위치에서의 상기 측변의 위치를 연결한 직선이, 상기 상변과 이루는 각도가, 85도로부터 120도의 범위 내이며, 또한,

(B) 상기 상변과 상기 측변의 접점을 통하고 상기 투명 기판의 주표면에 대해 수직인 제1 가상선과, 상기 하면으로부터 상기 막 두께의 10분의 1 올라간 높이의 위치에서의 상기 측변의 위치를 통하고, 상기 투명 기판의 상기 주표면에 대해 수직인 제2 가상선과의 사이의 폭이, 상기 막 두께의 2분의 1 이하이다.

<7> 투명 기판 상에, 위상 시프트막, 에칭 마스크막, 차광막이, 각각 웨트 에칭에 의해 패터닝됨으로써, 차광부, 위상 시프트부, 투광부를 포함하는 전사용 패턴이 형성되어 이루어지는 표시 장치 제조용 포토마스크의 제조 방법으로서,

상기 투광부는, 상기 투명 기판 표면이 노출되어 이루어지는, 표시 장치 제조용 포토마스크의 제조 방법에 있어서,

상기 투명 기판 상에, 위상 시프트막, 에칭 마스크막, 차광막이 이 순서로 적층되고, 또한 제1 포토레지스트막이 형성된 포토마스크 블랭크를 준비하는 공정과,

상기 위상 시프트막, 상기 에칭 마스크막 및 상기 차광막에 대해 각각 소정의 패터닝을 행함으로써, 전사용 패턴을 형성하는 공정을 갖고,

상기 위상 시프트막의 패터닝에 있어서는, 패터닝된 상기 에칭 마스크막을 마스크로서 상기 위상 시프트막을 웨트 에칭하는 공정을 포함하고,

상기 위상 시프트부와, 상기 투광부는, 서로 인접하는 부분을 갖고, 또한, 상기 위상 시프트부와 상기 투광부는, 상기 포토마스크의 노광광의 대표 파장에 대해, 대략 180도의 위상차를 갖는 것으로 하는 것을 특징으로 하는,

표시 장치 제조용 포토마스크의 제조 방법.

<8> <1> 내지 <3> 중 어느 한 항에 기재된, 표시 장치 제조용 포토마스크를 준비하는 공정과,

i선, h선, g선을 포함하는 노광광을 조사하는, 표시 장치 제조용 노광 장치를 사용해서, 상기 포토마스크가 구비하는 전사용 패턴을 노광하고, 상기 전사용 패턴을, 피전사체 상에 전사하는 공정을 포함하는, 패턴 전사 방법.

<9> <1> 내지 <3> 중 어느 한 항에 기재된, 표시 장치 제조용 포토마스크를 준비하는 공정과,

i선, h선, g선을 포함하는 노광광을 조사하는, 표시 장치 제조용 노광 장치를 사용해서, 상기 포토마스크가 구비하는 전사용 패턴을 노광하고, 상기 전사용 패턴을, 피전사체 상에 전사하는 공정을 포함하는, 표시 장치의 제조 방법.

본 발명에 따르면, 표시 장치의 제조에 있어서 미세한 패턴을, 설계대로 형성하는 것이 가능한 표시 장치 제조용 포토마스크, 그 포토마스크의 제조 방법, 그 포토마스크를 사용한 패턴 전사 방법 및 표시 장치의 제조 방법이 제공된다.

도 1은 위상 시프트막 패턴의 단면 형상의 차이에 의한 위상 시프트 효과의 차이에 대해 행한 시뮬레이션에 있어서의, 라인 앤드 스페이스 패턴의 위상 시프트 마스크의 상면시(上面視)의 모식도[도 1의 (a)], 그 일부의 단면 모식도[도 1의 (b)] 및 그 밖의 형상의 위상 시프트 마스크의 단면 모식도[도 1의 (c)] 및 비교에 사용한 바이너리 마스크의 단면 모식도[도 1의 (d)]이다.
도 2는 시뮬레이션에 사용한 3종의 포토마스크를 사용해서 노광했을 때에, 피전사체 상에 형성되는 광 강도 분포 곡선을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 포토마스크의 제조 시에 준비하는 포토마스크 블랭크의 단면 모식도이다.
도 4는 제1 형태에 의한 본 발명의 포토마스크[도 4의 (a)]의 단면도(하측) 및 대응하는 상면시도(상측)와, 제2 형태에 의한 본 발명의 포토마스크[도 4의 (b)]의 단면도(하측) 및 대응하는 상면시도(상측)이다.
도 5는 전사용 패턴이 홀 패턴인 형태의, 제1 형태에 의한 본 발명의 포토마스크[도 5의 (a)]와, 제2 형태에 의한 본 발명의 포토마스크[도 5의 (b)]의 상면시도 및 단면도이다.
도 6은 패터닝된 위상 시프트막의 피에칭면(측면) 형상을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 제1 및 제2 형태에 의한 본 발명의 포토마스크의 제조 방법예를 나타내는 도면이다.
도 8은 제1 및 제2 형태에 의한 본 발명의 포토마스크의 제조 방법예를 나타내는 도면이다.
도 9는 사이드 에칭을 이용한 제1 형태의 본 발명의 포토마스크의 제조 방법예를 나타내는 도면이다.
도 10은 레지스트 패턴을 마스크로서 웨트 에칭한 경우에, 얻어지는 위상 시프트막 패턴의 단면을 도시하는 참고도이다.

포토리소그래피 공정에 있어서, 미세한 패턴을 확실하게 전사하기 위해서는, 포토마스크를 사용한 노광 공정에 의해, 피전사체 상의 레지스트막에 부여하는, 광 강도 분포가 중요해진다. 즉, 광 강도 분포 곡선의 콘트라스트가 높고, 피전사체 상에 형성되는 레지스트 패턴의 프로파일이 향상되면, 이 레지스트 패턴을 사용해서, 표시 장치 기판 등의 피전사체의 에칭 가공이 보다 정교하고 치밀하게 행할 수 있다. 표시 장치용 포토마스크에 있어서는, 일반적으로 면적이 크고(1변 300㎜ 이상), 면 내 전체에 있어서, 균일하게 패터닝을 행할 수 있는 것, 그리고, 면 내의 CD의 균일성을 제어할 수 있는 것이 중요하기 때문에, 노광광이 만드는 광 강도 분포 곡선의 형상은, 특히 중요하다.

그런데, 상기 특허문헌 1 및 2에 있어서는, 미세 또한 고정밀도인 패턴 형성을 행하거나, 혹은, 높은 해상도를 얻기 위해, 위상 시프트층(또는 위상 반전층)을 갖는 포토마스크를 사용하는 것이 기재되어 있다.

특허문헌 1에 의하면, 투명 기판 상에, 크롬계 재료 등으로 차광막을 형성하고, 차광막을 소정의 형상으로 에칭한 후, 이를 덮도록, 크롬계 재료의 위상 시프트층을 형성하고, 이 위상 시프트층 상에 형성한 포토레지스트에 의한 레지스트 패턴을 마스크로서 위상 시프트층의 패터닝을 행한다. 또한. 특허문헌 2에 있어서도, 크롬을 포함하는 차광막 패턴 상에 형성한 크롬을 포함하는 위상 반전막을 에칭함으로써, 포토마스크를 형성하고 있다.

여기서, 레지스트 패턴을 마스크로서, 위상 시프트층(혹은 위상 반전막)을 에칭할 때, 그 레지스트 패턴에 대해, 충실히 위상 시프트막이 패터닝되는 것이 기대된다. 그러나, 웨트 에칭을 적용하면, 이하의 과제가 있는 것이 본 발명자들에 의해 발견되었다.

예를 들어 크롬을 포함하는 위상 시프트막(이하, 크롬계 위상 시프트막이라고도 함)에 대해, 원하는 패터닝을 행하기 위해, 레지스트 패턴을 마스크로서, 웨트 에칭한 경우에, 얻어지는 위상 시프트막 패턴의 단면을 도 10에 도시한다. 도 10은 투명 유리 기판(101) 상에 형성된 CrOCN으로 이루어지는 위상 시프트막을, 포지티브형 포토레지스트의 레지스트 패턴(103)을 마스크로서 에칭하여 얻어진, 위상 시프트막 패턴(102)의 단면을 도시하는 참고도이다.

도 10으로부터 명백해진 바와 같이, 에칭액에 접촉한, 위상 시프트막(PS막) 패턴(102)의 단면이, 투명 유리 기판(101) 표면에 대해 수직으로 되지 않고, 크게 경사진 형상(이하, 테이퍼 형상이라고도 함)이 되는 현상이 보여졌다. 이것은, 위상 시프트막 패턴(102)과 레지스트 패턴(103)의 계면의 밀착성이 불충분하고, 여기에, 에칭액이 침입함으로써, 막의 상면측에서, 하면측(유리 기판측)보다도 크게 에칭(도 10에 있어서 우측 방향으로의 에칭)이 진행되기 때문이라고 보여진다.

그런데, 노광광이 투과하는 투광부와 노광부를 차광하고자 하는 차광부의 경계에서, 투과광의 위상 반전을 이용함으로써, 전사상의 콘트라스트를 높여, 초점 심도를 향상시키는 목적으로, 위상 시프트 효과를 갖게 한 포토마스크(위상 시프트 마스크)는, 주로 반도체 제조 분야에서 많이 사용된다. 이들 위상 시프트 마스크는 노광광(예를 들어, KrF나 ArF의 엑시머 레이저)에 대해, 투과율이 5 내지 10％ 정도이며, 그 노광광의 위상을 대략 180도 시프트시키는 위상 시프트막을 사용하는 것이 알려져 있다.

단, 상기 분야에서 사용되는 포토마스크(위상 시프트 마스크)는, 대체로, 드라이 에칭을 적용해서 제조되므로, 상기의 웨트 에칭을 채용함으로써 생기는 문제점이 현재화된 경우는 없었다. 그러나, 표시 장치 제조용의 포토마스크에 있어서는, 상술한 바와 같이, 그 사이즈가 비교적 대형[1변이 300㎜ 이상(통상 1800㎜ 이하)의 사각형 기판을 사용함]이며, 또한, 그 사이즈의 종류가 다종이므로, 드라이 에칭을 사용하는 것보다, 웨트 에칭을 적용하는 것이 유리하다.

한편, 표시 장치 제조용의 포토마스크에 있어서는, 종래, 차광부, 투광부 외에, 노광광을 일부 투과하는, 반투광부를 구비한 전사용 패턴을 갖는 다계조 포토마스크가 사용되고 있다. 이 포토마스크는, 투광부, 차광부, 반투광부의 광 투과율을 서로 다른 것으로 함(차광부의 광 투과율은 실질적으로 제로임)으로써, 피전사체 상에 형성되는 레지스트 패턴 형상으로, 입체적인 단차를 형성하는 것이며, 이를 이용함으로써, 피전사체를 가공할 때의 공정수를 삭감하는 것이다.

이 다계조 포토마스크에 있어서의 반투광부는, 투명 기판 상에, 반투광막(노광광을, 20 내지 80％ 정도 투과하는 투과율을 갖는 막)을 형성함으로써 작성되는 경우가 있다.

단, 이러한 다계조 포토마스크의 제조 시에는, 반투광부와 투광부의 경계에서, 각각을 투과하는 노광광의 위상차를 180도 정도로 하는 일은 없었다. 만약, 반투광부를 투과하는 노광광과 투광부를 투과하는 노광광의 위상차를 180도에 근접한 위상차로 하면 반투광부와 투광부의 경계 부분에 실질적으로 차광성의 라인 패턴이 생기게 되어, 얻고자 하는 레지스트 패턴의 입체 형상이 얻어지지 않는다고 하는 문제가 생긴다.

즉, 표시 장치 제조용 포토마스크에 있어서, 반투광성의 막의 단면이, 기판 표면에 대해 경사지는 것에 의한 과제는, 종래 현재화된 경우가 없었다.

본 발명자들은, 포토마스크에 있어서의 위상 시프트막의 피에칭 단면이, 기판 표면에 대해 수직으로 되지 않고, 경사진 단면 형상을 형성함으로써, 그 포토마스크의 전사성에 어떤 영향을 미칠지에 대한 시뮬레이션을 행했다. 즉, 포토마스크의 전사용 패턴의, 투광부와 위상 시프트부의 경계에서, 각각을 투과하는 노광광의 위상이 반전되고, 서로 간섭함으로써 얻어지는 위상 시프트 효과가, 위상 시프트막의 피에칭 단면 형상에 의해, 어떻게 변화될지에 대해 검토했다.

<시뮬레이션 결과>

본 발명의 실시 형태를 설명하기 전에, 위상 시프트막 패턴의 단면 형상의 차이에 의한 위상 시프트 효과의 차이에 대해, 상기 시뮬레이션의 결과를 사용해서 설명한다.

시뮬레이션은, 표시 장치 제조용 노광 장치가 갖는 광학 조건을 적용해서 행했다. 광학계의 개구수(NA)가 0.085, 코히어런스 팩터(σ)가 0.9, 노광광이 g선, h선, i선을 포함하는 브로드 파장광(강도비는, g선:h선:i선=0.95:0.8:1.0)의 노광 조건으로 행했다.

본 시뮬레이션은,

에지 부분의 단면 형상이 기판 표면에 대해 수직인 위상 시프트막 패턴을 구비한 위상 시프트 마스크[PSM(A)],

에지 부분의 단면 형상이 테이퍼 형상인, 도 10의 위상 시프트막 패턴을 모델화한 위상 시프트 마스크[PSMTP(A)] 및

바이너리 마스크(Bin)

에 대해 행했다. 각각의 마스크 단면의 모식도를, 도 1의 (b) 내지 (d)에 도시한다.

또한, 도 1의 (a)는 본 시뮬레이션에 사용한 라인 앤드 스페이스 패턴의 상면시의 모식도이며, PSM(A)에 있어서의 라인 앤드 스페이스 패턴의 일부를 도시하고 있다. 도 1의 (b)가 그 라인 앤드 스페이스 패턴을 갖는 위상 시프트 마스크의 일부 단면을 도시하는 도면이다.

위상 시프트 마스크[PSM(A)]는, 도 1의 (b)에 도시되는 바와 같이, 투명 기판(11) 상에 위상 시프트막 패턴(12a)이 형성되고, 그 위에 에칭 마스크막 패턴(13a)이 형성되고, 또한 그 위에 차광막 패턴(14a)이 형성되어 이루어진다. 이 상면시[즉 도 1의 (a)]에서 차광막 패턴(14a)의 부분이 차광부(15)이며, 위상 시프트막 패턴(12a)의 일부의, 차광막 패턴(14a)에 의해 피복되어 있지 않은 노출 부분이 위상 시프트부(16)이며, 그리고 투명 기판(11)의, 그 위에 아무것도 적층되어 있지 않은 노출 부분이 투광부(17)를 구성하고 있다.

위상 시프트 마스크[PSM(A)]는, 라인 폭 L이 2.0㎛, 스페이스 폭 S가 2.0㎛(피치 P가 4.0㎛)인 라인 앤드 스페이스 패턴으로 이루어지고, 라인 패턴(2a)은 폭 1.0㎛의 차광부(15) 양측의 에지에, 각각 폭 0.5㎛의 위상 시프트부(16)를 갖는다. 라인 패턴(2b, 2c)도 마찬가지이다. 스페이스 패턴(3a, 3b, 3c)은 투명 기판(11)이 노출되어 이루어지는 투광부(17)이다.

여기서 차광부(15)는 투명 기판(11) 상에, 적어도 차광막 패턴(14a)이 형성되어 이루어지는 부분이며, 그 노광광 투과율은 실질적으로 제로이다. 위상 시프트부(16)는 투명 기판(11) 상에, 광 투과율 6％(쌍i선)의 위상 시프트막 패턴(12a)이 형성되어 이루어지는 부분[차광막 패턴(14a)으로 피복되어 있는 부분을 제외함]이다. 노광광에 대한 위상 시프트부(16)와 투광부(17)의 위상차는, 180도(쌍i선)이다.

다음에, 도 1의 (c)에 도시되는 위상 시프트 마스크[PSMTP(A)]도, 라인 폭 L이 2.0㎛, 스페이스 폭 S가 2.0㎛인 라인 앤드 스페이스 패턴으로 이루어지고, 라인 패턴은 1.0㎛의 차광부 양측의 에지에, 각각 폭 0.5㎛의 위상 시프트부를 갖는다. 스페이스 패턴은 투명 기판이 노출된 투광부로 이루어진다. 단, 위상 시프트부는 투명 기판 상에 형성된 위상 시프트막의 막 두께가, 차광부측으로부터 투광부측을 향해(라인 패턴의 폭 방향으로), 점차 10단계로 작게 되도록 형성되어 있다. 즉, 위상 시프트부에 있어서 무엇보다 차광부에 근접한 부분은 노광광 투과율 6％(쌍i선), 투광부와의 위상차 180도(쌍i선)로 되어 있는 것에 반해, 위상 시프트부에 있어서 가장 투광부에 근접한 부분은, 노광광 투과율 57.5％(쌍i선), 투광부와의 위상차(쌍i선)가 20.19도로 되어 있다.

계속해서, 도 1의 (d)에 도시되는 바이너리 마스크(Bin)는, 라인 폭 L이 2.0㎛, 스페이스 폭 S가 2.0㎛인 라인 앤드 스페이스 패턴으로 이루어지고, 라인부는 투명 기판 상에 차광막이 형성된 차광부로 이루어지고, 투광부는 투명 기판 표면이 노출된 부분으로 이루어진다.

도 2는, 상기의 위상 시프트 마스크[PSM(A)], 위상 시프트 마스크[PSMTP(A)], 바이너리 마스크(Bin)를 사용해서, 노광했을 때에, 피전사체 상에 형성되는 광 강도 분포 곡선을 나타내고 있다. 도 2에서는 라인 패턴(2a)의 중심을 제로 위치로 하고, 노광광 투과율 100％일 때에, 광 강도 1.0으로 하고 있다. 광 강도 분포 곡선의 최대값(최대 광 강도)을 Imax, 최소값(최소 광 강도)을 Imin으로 할 때, 콘트라스트는 (Imax-Imin)/(Imax+Imin)으로서 산정할 수 있다.

하기 표 1에, 상기의 PSM(A), PSMTP(A), Bin의 각 마스크에 대한, 최대 광 강도 Imax, 최소 광 강도 Imin 및 콘트라스트의 수치를 나타낸다.

이 결과로부터, 위상 시프트막 패턴의 에지 단면에 테이퍼 형성이 없는(단면 형상이 기판면에 대해 수직인) 위상 시프트 마스크[PSM(A)]에 있어서는, 위상 시프트막 패턴의 에지 단면이 테이퍼 형상인 위상 시프트 마스크[PSMTP(A)]나, 바이너리 마스크(Bin)의 경우에 비해, 콘트라스트가 높다.

상기 표 1에 나타내는 바와 같이, 위상 시프트 마스크[PSM(A)]를 사용한 경우의 콘트라스트는, 0.67273이지만, 본 발명자들의 검토에 의하면, 0.65 이상의 콘트라스트가 얻어지는 것이 바람직하다. 또한, 광 강도의 최소값 Imin으로서, 0.1 이하의 값이 얻어지는 것이 바람직하다.

또한, 위상 시프트 마스크[PSMTP(A)]에 있어서는, 바이너리 마스크(Bin)보다 콘트라스트가 낮다. 위상 시프트 마스크[PSMTP(A)]는 위상 시프트막 패턴의 에지 부분이 테이퍼 형상이므로, 투광부에 근접함에 따라서 투과율이 높고, 또한 투광부와의 위상차가 작게 된다. 이로 인해, 위상 시프트부와 투광부의 경계에서, 반전 위상의 광 간섭에 의한 콘트라스트 향상 효과가 저감되는 것을 알 수 있다.

이것은, 피전사체 상에 형성되는 광 강도 분포의 콘트라스트가 열화되는 것, 즉, 거기에 형성되는 레지스트 패턴의 프로파일(레지스트 단면 형상)이 열화되는 것을 의미한다.

이상에 의해, 위상 시프트막 패턴의 에지 부분의 단면을 기판 표면에 대해 수직에 근접함으로써, 투광부와 위상 시프트부의 경계에서의, 반전 위상의 광 간섭에 의한, 콘트라스트 향상 효과가 향상되는 것을 알 수 있다.

다음에, 위상 시프트부와 투광부의 경계에서의, 위상 시프트막 패턴의 에지의 경사를 억제하는 방법에 대해 검토했다.

레지스트막(감광성 수지 조성물로 형성되어 있음)과 크롬계 위상 시프트막의 계면에의 웨트 에칭에 있어서의 에칭액의 침입은, 크롬계 위상 시프트막과 레지스트막의 밀착성이 충분하지 않은 것에 기인한다. 이것은, 상기한 위상 시프트막 패턴의 피에칭 단면의 형상을 열화시킴(경사지게 함)으로써, 그 부분의 광 강도 콘트라스트를 열화시키는 것뿐만 아니라, 위상 시프트부의 CD(선 폭) 제어가 곤란하게 되는 것으로 연결된다.

바꾸어 말하면, 위상 시프트막 패턴의 피에칭 단면 형상을 개선함으로써, 패턴의 CD 정밀도를 향상시키는 것도 가능하다. 이것은, 미세 패턴을 전사 가능한 표시 장치용 포토마스크의 생산을 가능하게 하고, 이를 사용해서 제조되는 표시 장치가 안정된 고수율에도 기여한다.

[본 발명의 표시 장치 제조용 포토마스크]

본 발명에 관한 표시 장치 제조용 포토마스크(이하, 본 발명의 포토마스크라고도 함)는,

투명 기판 상에, 위상 시프트막, 에칭 마스크막, 차광막이, 각각 웨트 에칭에 의해 패터닝됨으로써, 차광부, 위상 시프트부, 투광부를 포함하는 전사용 패턴이 형성되어 이루어지는 표시 장치 제조용 포토마스크로서,

상기 위상 시프트부와, 상기 투광부는, 서로 인접하는 부분을 갖고, 또한, 상기 위상 시프트부와 상기 투광부는, 상기 포토마스크의 노광광의 대표 파장에 대해, 대략 180도의 위상차를 갖는 것이다.

본 발명의 포토마스크는, 도 3을 참조하여, 투명 기판(11) 상에, 위상 시프트막(12), 에칭 마스크막(13), 차광막(14)이, 이 순서로 형성된 포토마스크 블랭크를 준비하고, 이를 사용해서 제작할 수 있다. 단, 본 발명의 효과를 방해하지 않는 범위에서, 이들 막의 사이에, 혹은, 어느 하나의 막과 투명 기판(11) 사이에, 다른 막이 개재되어도 상관없다.

그리고, 본 발명의 포토마스크는, 상기 투명 기판(11) 상에서, 위상 시프트막(12), 에칭 마스크막(13), 차광막(14)이 각각, 소정의 패턴 디자인에 기초하여 웨트 에칭에 의해 패터닝되어 형성된 전사용 패턴을 갖는 것이다.

본 발명의 포토마스크의 대표적 구성은, 상기의 시뮬레이션에 사용한, 도 1의 (b)에 도시되는 위상 시프트 마스크[PSM(A)]이다[또한, 도 1의 (b)는 포토마스크의 일부를 도시한 것임].

이 포토마스크의 상면시[도 1의 (a)]에서, 차광막 패턴(14a)과, 이에 대응하는 에칭 마스크막 패턴(13a) 및 위상 시프트막 패턴(12a)과의 적층 부분이 차광부(15)를 구성한다.

또한 상면시에서, 차광막 패턴(14a)으로 피복되어 있지 않고 노출되어 있는 위상 시프트막 패턴(12a)의 부분[상면시에서 위상 시프트막 패턴(12a)이 보이는 부분]이, 위상 시프트부(16)를 구성한다.

또한 투명 기판(11)의 노출 부분[상면시에서 투명 기판(11)이 보이는 부분]이 투광부(17)를 구성한다. 이 투광부(17)와 상기 위상 시프트부(16)는 서로 인접하는 부분을 갖고 있다.

위상 시프트부(16)를 투과하는 노광광은, 투광부를 투과하는 노광광에 대해, 그 위상이 대략 180도 시프트되고, 투광부(17)를 투과한 노광광과 상기 인접하는 부분에서 서로 간섭한다. 이에 의해 그 부분의 광 콘트라스트가 향상되고, 노광광의 강도 곡선의 에지 형상이, 보다 샤프한 것이 된다. 그러므로 본 발명의 포토마스크는, 최근 요구되고 있는 표시 장치 제조에 있어서의 미세한 패턴에도 대응할 수 있다.

이와 같은 본 발명의 포토마스크는, 상기 구성을 구비하고 있는 한 특별히 한정되는 것은 아니지만, 이하에 본 발명의 포토마스크의 대표적인 실시 형태에 대해 설명한다.

<제1 포토마스크>

제1 형태에 의한 본 발명의 포토마스크 단면도를 도 4의 (a) 하측에 도시한다. 그 포토마스크(10a)는, 예를 들어 도 3에 도시하는, 투명 기판(11) 상에, 위상 시프트막(12), 에칭 마스크막(13), 차광막(14), 제1 포토레지스트막(18)이 이 순서로 형성되어 이루어지는 포토마스크 블랭크를 준비하고, 상기 위상 시프트막(12), 에칭 마스크막(13), 차광막(14)을 패터닝함으로써 제조할 수 있다.

이 포토마스크(10a)는,

투명 기판(11) 상에, 위상 시프트막(12), 에칭 마스크막(13), 차광막(14)이, 각각 웨트 에칭에 의해 패터닝됨으로써, 차광부(15), 위상 시프트부(16), 투광부(17)를 포함하는 전사용 패턴이 형성되어 이루어지는 표시 장치 제조용 포토마스크(10a)로서,

상기 차광부(15)는, 상기 투명 기판 상에, 상기 위상 시프트막(12), 상기 에칭 마스크막(13), 상기 차광막(14)이 이 순서로 적층되어 이루어지고,

상기 위상 시프트부(16)는, 상기 투명 기판 상에 상기 위상 시프트막(12)이 형성되어 이루어지고,

상기 투광부(17)는, 상기 투명 기판(11) 표면이 노출되어 이루어지고,

상기 위상 시프트막(12)은, 크롬을 함유하는 재료로 이루어지고,

상기 에칭 마스크막(13)은, 상기 위상 시프트막(12)의 에칭액에 대해, 에칭 내성을 갖는 재료로 이루어지고,

상기 위상 시프트부(16)와 상기 투광부(17)는, 서로 인접하는 부분을 갖고, 또한, 상기 위상 시프트부(16)와 상기 투광부(17)는, 상기 포토마스크(10a)의 노광광의 대표 파장에 대해, 대략 180도의 위상차를 갖는 것이다.

즉, 도 4의 (a)의 상측의 도면은 제1 포토마스크(10a)의 상면시도이며, 포토마스크(10a)를 위에서 본 경우에 패터닝된 차광막(14)[즉 차광막 패턴(14a)]이 보이는 부분이 차광부(15)를 구성하고, 패터닝된 위상 시프트막(12)[즉 위상 시프트막 패턴(12a)]이 보이는 부분이 위상 시프트부(16)를 구성하고, 투명 기판(11)이 노출되어, 위상 시프트막(12), 에칭 마스크막(13) 및 차광막(14) 중 어느 것도 피복되어 있지 않은 부분이, 투광부(17)를 구성한다.

제1 포토마스크(10a)의 구성은 이하와 같이 할 수 있다.

[투명 기판(11)]

투명 기판(11)의 재료는, 사용하는 노광광에 대해 투광성을 갖는 재료이면, 특별히 제한되지 않는다. 투명 기판(11)의 재료로서는, 예를 들어 합성 석영 유리, 소다 석회 유리, 무알칼리 유리를 들 수 있다.

[위상 시프트막(12)]

본 발명에 있어서의 위상 시프트막(12)은, 노광광의 일부가 투과되므로, 반 투광성의 막이라고 할 수 있다. 위상 시프트막(12)은, 또한, 노광광의 위상을 소정량 시프트시키는 작용을 갖는다.

본 발명에 있어서의 위상 시프트막(12)은, 크롬을 함유하는 재료로 이루어진다. 위상 시프트막(12)은, 예를 들어 크롬의 산화물(CrOx), 질화물(CrNx), 탄화물(CrCx), 산화질화물(CrOxNy), 질화탄화물(CrCxNy), 산화탄화물(CrOxCy), 산화질화탄화물(CrOxNyCz), 크롬의 불화물(CrFx) 중 어느 하나를 함유하는 것이 바람직하다.

위상 시프트막(12)은, 후술하는 광학 물성을 얻기 위해서는, 크롬이 50 원자％ 미만인 크롬 함유막으로 하는 것이 바람직하다.

또한, 위상 시프트막의 막 두께는, 800 내지 1800Å로 하는 것이 바람직하다.

상기 위상 시프트막(12)의 웨트 에칭에는, 공지의 에칭액을 사용할 수 있어, 예를 들어 질산 제2세륨 암모늄과 과염소산의 혼합 수용액을 사용할 수 있다.

제1 포토마스크(10a)에 있어서, 위상 시프트막(12)의 노광광 투과율은, 2 내지 15％, 보다 바람직하게는, 3 내지 8％로 할 수 있다. 여기서 노광광은, 일반적으로 LCD 노광 장치에 채용되는 광원이며, i선, h선, g선 중 어느 하나를 포함하는 광을 사용할 수 있고, 보다 바람직하게는, 이들 모두를 포함하는 광을 사용한다. 본원에서는 노광광 투과율로서, 상기 중 어느 한쪽을 대표 파장으로 하고, 투과율이나 위상차(또는 위상 시프트량)를 정의한다.

또한, 제1 포토마스크(10a)에 있어서, 위상 시프트막(12)이 갖는, 노광광(대표 파장으로서 예를 들어 i선)의 위상 시프트량을, 대략 180도로 한다. 여기서, 대략 180도란, 160도 내지 200도로 할 수 있고, 바람직하게는 170 내지 190도로 할 수 있다.

또한, 파장이 365㎚(i선)로부터 436㎚(g선)까지의 노광광에 있어서 위상 시프트량의 변동 폭은 40도 이내인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 30도 이내이다. 상기 변동 폭이 이와 같은 범위에 있음으로써, 대표 파장의 노광광의 위상 시프트량을 대략 180도로 하는 것의 효과가 충분히 얻어진다.

[에칭 마스크막(13)]

본 발명에 있어서의 에칭 마스크막(13)은, 위상 시프트막(12)과의 밀착성이 높은 것 및 위상 시프트막(12)과의 에칭 선택성이 있는 재료에 의해 형성하는 것이 긴요하다. 즉, 에칭 마스크막(13)은, 상기 위상 시프트막(12)의 에칭액에 대해 에칭 내성이 있다.

본 발명에 있어서의 에칭 마스크막(13)의 재료로서는, 예를 들어 알루미늄(Al), 코발트(Co), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 바나듐(V), 티타늄(Ti), 망간(Mn), 철(Fe), 니켈(Ni), 지르코늄(Zr), 마그네슘(Mg), 구리(Cu), 이트륨(Y), 유황(S), 인듐(In), 주석(Sn), 탄탈륨(Ta), 하프늄(Hf), 니오븀(Nb), 실리콘(Si) 중 어느 하나 이상의 물질을 포함하는 재료를 들 수 있다.

상기 재료로서 구체적으로는, 상기 물질의 질화물, 산화물, 탄화물, 산화질화물, 탄화질화물, 산화탄화물, 산화탄화질화물을 예를 들 수 있다.

에칭 마스크막(13)의 재료로서는, 이들 중에서도, 바람직하게는 몰리브덴(Mo), 실리콘(Si), 탄탈륨(Ta), 하프늄(Hf), 알루미늄(Al), 티타늄(Ti)을 포함하는 재료를 사용한다.

에칭 마스크막(13)의 재료로서, 예를 들어 티타늄 함유의 재료를 사용하는 경우에는, 티타늄 산화물, 티타늄 질화물, 티타늄 산질화물로 할 수 있다. 그 경우, 에칭 마스크막(13)을 에칭 제거하기 위해 사용하는 에칭액으로서는, 산화칼륨, 과산화수소의 혼합 수용액을 사용할 수 있다.

또한, 에칭 마스크막(13)의 재료로서, 금속 실리사이드를 함유하는 것, 즉, 금속과 규소를 포함하는 재료로 할 수도 있다. 상기 금속으로서, 몰리브덴(Mo), 탄탈륨(Ta), 텅스텐(W), 티타늄(Ti) 등의 전이 금속을 예를 들 수 있다. 또한 금속 실리사이드는, 예를 들어 금속 실리사이드의 질화물, 금속 실리사이드의 산화물, 금속 실리사이드의 탄화물, 금속 실리사이드의 산화질화물, 금속 실리사이드의 탄화질화물, 금속 실리사이드의 산화탄화물 또는 금속 실리사이드의 산화탄화질화물로 해도 좋다.

에칭 마스크막(13)의 재료로서는, 구체적으로는, 몰리브덴 실리사이드(MoSi)의 질화물, 산화물, 탄화물, 산화질화물, 탄화질화물, 산화탄화물 및 산화탄화질화물, 탄탈륨 실리사이드(TaSi)의 질화물, 산화물, 탄화물, 산화질화물, 탄화질화물, 산화탄화물 및 산화탄화질화물, 텅스텐 실리사이드(WSi)의 질화물, 산화물, 탄화물, 산화질화물, 탄화질화물, 산화탄화물 및 산화탄화질화물 및 티타늄 실리사이드(TiSi)의 질화물, 산화물, 탄화물, 산화질화물, 탄화질화물, 산화탄화물 및 산화탄화질화물을 예를 들 수 있다.

이상과 같이, 에칭 마스크막(13)의 형성 재료로서, 금속 실리사이드를 함유하는 재료를 사용할 수 있고, 또한, 상기에 예를 든 바와 같이, 금속 실리사이드를 포함하지 않는 재료를 사용할 수도 있다.

에칭 마스크막(13)의 막 두께는, 1 내지 500Å, 보다 바람직하게는 25 내지 200Å로 할 수 있다.

에칭 마스크막(13)은, 상술한 위상 시프트막(12) 상에 접촉해서 적층하는 것이 바람직하다. 위상 시프트막(12)과 에칭 마스크막(13)의 밀착성은, 종래 구성에 있어서의 위상 시프트막과 포토레지스트막의 밀착성보다 높고, 에칭액의 침입이 생기기 어렵다.

따라서, 위상 시프트막(12)을 웨트 에칭에 의해 패터닝할 때, 그 측면이 되는 피에칭면을, 투명 기판(11) 표면에 대해 수직에 근접할 수 있다. 이와 같이 함으로써, 위상 시프트부(16)와 투광부(17)의 경계(인접 부분)에 생기는, 반전 위상의 광 간섭을 충분히 생기게 하여, 광 투과 강도의 콘트라스트를 높게 할 수 있다. 이것은, 해상도와 초점 심도를 유리하게 하고, 최종 제품(표시 장치)의 CD(선 폭) 제어를 면 내 균일하게 생기게 하는 효과를 갖는다.

에칭 마스크막(13)의 노광광 투과율은, 제1 포토마스크(10a)에 있어서는 특별히 제약이 없다. 예를 들어, 위상 시프트막(12)과 에칭 마스크막(13)과 차광막(14)의 적층 상태에 있어서, 차광부(15)가 충분한 차광성을 가지면 좋다.

또한, 에칭 마스크막(13)이 갖는 노광광의 위상 시프트량도, 제약은 없다. 따라서, 제1 포토마스크에 있어서는, 에칭 마스크막(13)의 재료나 막 두께의 선택 자유도가 크고, 유리하다.

[차광막(14)]

차광막(14)은 위상 시프트막(12), 에칭 마스크막(13)과의 적층 상태에서, 충분한 차광성(광학 농도 OD3 이상)을 갖는다는 것이 바람직하다. 차광막(14) 단막으로, 마찬가지의 차광성을 갖는 것이 보다 바람직하다. 또한, 차광막(14)은 에칭 마스크막(13)과의 에칭 선택성이 있는 것이 바람직하다. 즉, 차광막(14)의 에칭액에 대해, 에칭 마스크막(13)은 내성을 갖는 것이 요망된다.

차광막(14)의 재료로서는, Cr을 포함하는 것이 바람직하게 사용된다. 차광막(14)의 재료는, 예를 들어 크롬 외에, 크롬의 산화물(CrOx), 질화물(CrNx), 탄화물(CrCx), 산화질화물(CrOxNy), 질화탄화물(CrCxNy), 산화탄화물(CrOxCy), 산화질화탄화물(CrOxNyCz) 중 어느 하나를 함유하는 것이 바람직하다. 나아가서는, 차광막(14)의 재료는, 크롬의 탄화물, 크롬의 질화탄화물, 크롬의 산화탄화물 또는 크롬의 산화질화탄화물 중 어느 하나로 할 수 있다.

또한, 에칭 마스크막(13)에, 탄탈륨(Ta)을 포함하는 재료를 사용한 경우에는, 차광막(14)의 재료로서 몰리브덴 실리사이드를 사용할 수 있다.

차광막(14)은, 그 표면에 반사 방지층을 형성해도 좋다. 그 경우는, 반사 방지층은 크롬산화물, 크롬질화물 및 크롬산질화물 중 어느 하나로 할 수 있다.

차광막(14)의 막 두께는, 500 내지 2000Å로 할 수 있고, 보다 바람직하게는 800 내지 1500Å, 더욱 바람직하게는 900 내지 1300Å이다.

차광막(14)의 에칭액으로서는 종래 공지의 것을 특별히 제한없이 사용할 수 있지만, 차광막(14)이 크롬을 포함하는 재료로 형성되어 있는 경우에는, 차광막(14)에 사용하는 에칭액은, 상기 위상 시프트막(12)에 있어서 설명한 것과 마찬가지이다.

제1 포토마스크(10a)는, 표면에 노출되는 면을 모두 크롬계의 막으로 할 수 있으므로, 내약품성이 높고, 유리하다.

<제2 포토마스크>

다음에, 제2 형태에 의한 포토마스크의 단면도를 도 4의 (b)의 하측에 도시한다. 그 제2 포토마스크(10b)도 제1 포토마스크(10a)와 마찬가지로, 예를 들어 도 3에 도시하는 포토마스크 블랭크를 준비하고, 상기 위상 시프트막(12), 에칭 마스크막(13), 차광막(14)을 패터닝함으로써 제조할 수 있다.

이 포토마스크(10b)는,

투명 기판(11) 상에, 위상 시프트막(12), 에칭 마스크막(13), 차광막(14)이, 각각 웨트 에칭에 의해 패터닝됨으로써, 차광부(15), 위상 시프트부(16), 투광부(17)를 포함하는 전사용 패턴이 형성되어 이루어지는 표시 장치 제조용 포토마스크로서,

상기 위상 시프트부(16)는, 상기 투명 기판 상에, 상기 위상 시프트막(12)과 상기 에칭 마스크막(13)이 형성되어 이루어지고,

상기 위상 시프트부(16)와 상기 투광부(17)는, 서로 인접하는 부분을 갖고, 또한, 상기 위상 시프트부(16)와 상기 투광부(17)는, 상기 포토마스크(10b)의 노광광의 대표 파장에 대해, 대략 180도의 위상차를 갖는 것이다.

즉, 도 4의 (b)의 상측의 도면은 제2 포토마스크(10b)의 상면시도이다. 도 4의 (b)에 있어서, 포토마스크(10b)를 위에서 본 경우에 패터닝된 차광막(14)[즉 차광막 패턴(14a)]이 보이는 부분이 차광부(15)를 구성한다. 또한, 패터닝된 에칭 마스크막(13)[즉 에칭 마스크막 패턴(13a)]이 보이는 부분{그 아래에, 패터닝된 위상 시프트막(12)[즉 위상 시프트막 패턴(12a)]이 존재함}이 위상 시프트부(16)를 구성한다. 또한, 투명 기판(11)이 노출되어, 위상 시프트막(12), 에칭 마스크막(13) 및 차광막(14) 중 어느 것에도 피복되어 있지 않은 부분이, 투광부(17)를 구성한다.

여기서, 제2 포토마스크(10b)와 제1 포토마스크(10a)의 차이는, 위상 시프트부(16)의 구성이다. 즉, 투명 기판(11) 상에 패터닝된 위상 시프트막(12)과 에칭 마스크막(13)이 적층된 상태에서 위상 시프트부(16)의 기능을 발휘한다. 따라서, 이 적층 상태에서, 위상 시프트부(16)와 투광부(17)의 위상차(쌍대표 파장)가 대략 180도가 된다.

상기 위상 시프트막(12) 단체에서의 위상 시프트량은, 바람직하게는 160 내지 200°로 한다. 이때, 에칭 마스크막(13)의 위상 시프트량은 1 내지 50°인 것이 바람직하다.

또한, 상기 적층에 있어서는, 파장 365㎚(i선) 내지 436㎚(g선)의 노광광에 있어서의 위상 시프트량의 변동 폭은 40도 이내인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 30도 이내이다. 상기 변동 폭이 이와 같은 범위에 있음으로써, 노광광의 대표 파장에 대한 위상 반전 효과가 충분히 얻어진다.

노광광 투과율에 대해서도, 상기 위상 시프트부(16)의 적층 상태에서, 2 내지 15％, 바람직하게는 3 내지 8％로 한다(쌍대표 파장).

위상 시프트막(12) 단체에서의 노광광 투과율은 3 내지 20 ％가 바람직하다. 또한, 에칭 마스크막(13) 단체에서의 노광광 투과율은 70 내지 99％인 것이 바람직하다.

위상 시프트부(16)의 구성에 관계되는 상기의 점 이외는, 제1 포토마스크(10a)와 마찬가지로 할 수 있다.

제1, 제2 중 어느 하나의 포토마스크에 있어서의 각 구성막도, 성막 방법으로서는, 스퍼터법, 이온 플레이팅법, 또는 증착법 등을 채용할 수 있지만, 2개의 막의 계면의 밀착성을 높이는 점에서, 스퍼터법이 바람직하다.

이상 설명한 본 발명의 포토마스크 용도에, 특별한 제약은 없다. 예를 들어 전사용 패턴으로서, 표시 장치의 화소 전극 등을 형성하는 라인 앤드 스페이스 패턴을 포함하는 포토마스크에 적절하게 적용할 수 있다.

이 라인 앤드 스페이스 패턴의 라인 패턴은 일정 폭의 차광부와, 상기 일정 폭의 차광부의 양측에 인접한 일정 폭의 위상 시프트부를 갖는 것이 바람직하다.

도 1에서 사용한 시뮬레이션의 모델에서는, 라인 폭 L=스페이스 폭 S이며, 위상 시프트 마스크[PSM(A) 및 PSMTP(A)]의 차광부의 양쪽 에지에 인접한 각 위상 시프트부의 폭(림 폭 R로 함)은, R=1/4L인 것으로 했다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.

예를 들어, 4≤피치 폭 P<6(㎛)이며, L≥1.5(㎛), S≤3.5(㎛)인 경우에, 본 발명의 효과가 높다.

예를 들어, 위상 시프트 마스크[PSM(A)]와 같은, 위상 시프트부(16)의 림을 갖는 라인 앤드 스페이스 패턴이며, 피치 폭 P<6(㎛)의 미세한 라인 앤드 스페이스 패턴에 있어서는, 포토마스크의 제조 과정에서의 레지스트 패턴의 탈리를 방지하는 관점에서는, (L-2R)에서 표시되는 차광부(15)의 폭이 0.6㎛ 이상인 것이 바람직하다.

또한, 본 발명자들의 검토에 의하면, 전사 시의 콘트라스트의 높이를 중시하는 경우, P<6(㎛)의 미세한 라인 앤드 스페이스 패턴에 있어서는, L≥S인 것이 바람직하고, 이것은 P<5(㎛)인 경우에는, 또한 현저해졌다. 이때, 보다 바람직하게는, R≥0.8(㎛)이었다.

또한, 도 5에 도시되는 바와 같이, 전사용 패턴은, 콘택트 홀을 형성하는 홀 패턴을 포함하는 것에도 적용할 수 있다. 홀 패턴으로서는, 일정한 규칙성(피치)으로써 복수의 콘택트 홀이 배열되는 것을 포함한다.

예를 들어, 홀 패턴은 소정 직경의 투광부(17) 및 상기 투광부(17)를 둘러싸는 일정 폭의 위상 시프트부(16)와, 상기 위상 시프트부(16)를 둘러싸는 차광부(15)를 갖는다[도 5의 (a), (b) 참조].

여기서, 투광부(17)로 이루어지는 홀 직경(정사각형의 경우는 1변의 길이, 직사각형의 경우는, 짧은 변의 길이, 원의 경우는 직경)이, 1.5 내지 5(㎛), 위상 시프트부(16)의 폭(림 폭 R)이 0.3≤R≤1.5(㎛)로 할 수 있다.

본 발명의 포토마스크는, 투광부(17), 위상 시프트부(16) 외에 차광부(15)를 갖는다. 이것은, 위상 시프트부(16)에 의한 광의 반전, 간섭 작용과 함께 투과광의 광 강도 분포의 콘트라스트를 보다 높이는 작용에 기여한다.

한편, 포토마스크 상에서, 전사용 패턴의 영역 외에, 차광막을 형성해서 차광부로 할 수 있다. 이에 의해, 얼라인먼트 마크 등의 마크 패턴의 판독 정밀도를 높게 유지할 수 있다. 즉, 마크 부분을 투광부와 차광부의 조합에 의해 형성할 수 있으므로, 콘트라스트가 높다.

<피에칭면 형상>

본 발명의 포토마스크, 또는, 후술하는 본 발명의 제조 방법에 의해 제조된 포토마스크는, 이하의 구성의 것으로 할 수 있다.

상기 전사용 패턴에 포함되는, 상기 투광부(17)와 상기 위상 시프트부(16)가 서로 인접하는 부분에서, 상기 위상 시프트막(12)의 피에칭면이 노출되고,

상기 인접하는 부분의 단면에 있어서, 상기 위상 시프트막(12)의 상면, 하면 및 피에칭면(측면)에 각각 대응하는 상변, 하변 및 측변이, 이하의 조건을 충족하는, 표시 장치 제조용 포토마스크.

(A) 상기 상변과 상기 측변의 접점과, 상기 상면으로부터 상기 위상 시프트막(12)의 막 두께의 3분의 2 내려간 높이의 위치에서의 상기 측변의 위치를 연결한 직선이, 상기 상변과 이루는 각도가, 85도로부터 120도의 범위 내이며, 또한,

(B) 상기 상변과 상기 측변의 접점을 통하고 상기 투명 기판(11)의 주표면에 대해 수직인 제1 가상선과, 상기 하면으로부터 상기 막 두께의 10분의 1 올라간 높이의 위치에서의 상기 측변의 위치를 통하고, 상기 투명 기판(11)의 상기 주표면에 대해 수직인 제2 가상선과의 사이의 폭이, 상기 막 두께의 2분의 1 이하이다.

도 6의 (a) 및 (b)는, 본 발명의 포토마스크에 있어서, 투광부(17)와 위상 시프트부(16)가 서로 인접하는 부분에서의, 패터닝된 위상 시프트막(12)의 피에칭면(측면) 형상을 설명하기 위한 도면이다. 여기서는, 위상 시프트막(12)의 피에칭면이 노출된 상태의 단면을 보고 있다. 즉 도 6의 (a) 및 (b)에 있어서, PS와 표기된 층이 패터닝된 위상 시프트막(12)이며, QZ로 표기된 층이 투명 기판(11)이다.

여기서, 상기 인접하는 부분의 단면에 있어서, 상기 위상 시프트막(12)의 상면, 하면 및 피에칭면에 각각 대응하는 상변, 하변 및 측변이, 상기 2개의 조건 (A) 및 (B)를 충족한다.

즉, 인접하는 부분의 단면은, 위상 시프트막(12)의 상면, 하면 및 피에칭면에 각각 대응하는 상변, 하변 및 측변(23)으로 구성된다. 도 6에 있어서, 보조 선(21)은 위상 시프트막(12)의 상면에 대응하는 상변의 위치를 나타내고, 보조 선(22)은 위상 시프트막(12)의 하면에 대응하는 하변의 위치를 나타낸다. 보조 선(24)은 위상 시프트막(12)의 상면으로부터 막 두께의 3분의 2 내려간 높이의 위치를 나타낸다. 이 경우, 도 6의 (a)를 참조하여, 상변과 측변(23)의 접점(26)과 상면으로부터 막 두께(T)의 3분의 2 내려간 높이의 위치에서의 측변의 위치(27)를 연결한 직선과, 상변의 이루는 각도(θ)(측면각이라고도 함)가, 85도로부터 120도의 범위 내이다.

또한, 도 6의 (b)에 있어서, 보조선(25)은 위상 시프트막(12)의 하면으로부터 막 두께의 10분의 1 올라간 높이의 위치를 나타낸다. 이 경우, 상변과 측변(23)의 접점(26)을 통하고 투명 기판(11)의 주표면에 대해 수직인 제1 가상선(29)과, 위상 시프트막(12)의 하면으로부터 막 두께의 10분의 1 올라간 높이의 위치에서의 측변(23)의 위치(28)를 통하고 투명 기판(11)의 주표면에 대해 수직인 제2 가상선(30)과의 사이의 폭(밑단 폭이라고도 함) D와, 막 두께(T)의 비(D/T)가 1/2 이하이다.

본 발명의 포토마스크에 있어서는, 위상 시프트막(12)의 피에칭면의 형상이 상기의 조건을 충족하는 것이다. 즉 패터닝된 위상 시프트막(12)의 에지 부분의 단면이, 투명 기판(11) 표면에 대해 수직 또는 수직에 근접한 형상을 하고 있다. 이 점으로부터, 투광부(17)와 위상 시프트부(16)의 경계에서, 반전 위상의 노광광이 간섭하고, 피전사체인 포토레지스트막에 도달하는 광 강도 분포에 있어서, 높은 콘트라스트를 얻을 수 있다. 또한, 위상 시프트부(16)의 에지 측면각(θ)이, 후술되는 도 10의 예에 비해 작음으로[투명 기판(11)의 표면에 대해 90°에 근접하므로), 선 폭(CD)이 설계값에 대해 어긋나는 현상을 억제할 수 있고, 보다 미세한 패턴의 형성이 가능해진다.

대조적으로, 크롬을 포함하는 위상 시프트막에 대해, 레지스트 패턴을 마스크로서 웨트 에칭하여 얻어진 위상 시프트막 패턴의 단면을 도시한 도 10에 있어서는, 측면각(θ)이 173도, 밑단 폭의 막 두께비(D/T)가, 5.6이 되었다.

또한, 본 발명자들의 검토에 의하면, 크롬계의 위상 시프트막을, 포토레지스트 패턴을 마스크로서 웨트 에칭했을 때의 피에칭면은, 측면각(θ)을 120도 이하로 하고, 혹은 밑단 폭의 막 두께비(D/T)를 1/2 이하로 하는 것은 곤란했다.

[포토마스크의 제조 방법]

본 발명은, 이하의 표시 장치 제조용 포토마스크의 제조 방법을 포함한다.

투명 기판 상에, 위상 시프트막, 에칭 마스크막, 차광막이, 각각 웨트 에칭에 의해 패터닝됨으로써, 차광부, 위상 시프트부, 투광부를 포함하는 전사용 패턴이 형성되어 이루어지는 표시 장치 제조용 포토마스크의 제조 방법으로서,

상기 투광부는, 상기 투명 기판 표면이 노출되어 이루어지는 표시 장치 제조용 포토마스크의 제조 방법에 있어서,

상기 위상 시프트부와 상기 투광부는, 서로 인접하는 부분을 갖고, 또한, 상기 위상 시프트부와 상기 투광부는, 상기 포토마스크의 노광광의 대표 파장에 대해, 대략 180도의 위상차를 갖는 것으로 하는 것을 특징으로 하는, 표시 장치 제조용 포토마스크의 제조 방법.

여기서, 포토마스크 블랭크를 준비하는 공정에서는, 도 3을 참조하여, 상기 투명 기판(11) 상에, 위상 시프트막(12), 에칭 마스크막(13), 차광막(14)이 적층되고, 또한 제1 포토레지스트막(18)이 성막된 포토마스크 블랭크를 준비한다. 각각의 막의 성막은, 예를 들어 이하와 같이 이루어진 것일 수 있다.

구체적으로는, 합성 석영 유리의 투명 기판(11)(사이즈 330㎜×450㎜)의 주표면 상에, 스퍼터법에 의해, 크롬을 포함하는 위상 시프트막(12)을 형성한다(성막 공정). 그 후, 대기에 노출시키지 않고 연속해서, 후술하는 분위기 가스에 위상 시프트막(12)을 노출시키는(폭로 공정) 것이 바람직하다.

위상 시프트막(12)은, 크롬 외에, 탄소(C) 또는 불소(F)를 포함하는 것이 바람직하다. 이들 원소를 포함하는 위상 시프트막(12)은, 웨트 에칭 시에, 피에칭면의 형상이 바람직하게 제어되므로 유효하다고 생각된다.

성막 공정에 있어서는, 공지의 장치에 의해, 크롬 또는 크롬 화합물을 포함하는 스퍼터 타겟을 사용해서, 불활성 가스를 포함함과 함께, 산소 가스, 질소 가스, 일산화질소 가스, 이산화질소 가스, 이산화탄소 가스, 탄화수소계 가스, 불소계 가스 중 어느 하나를 포함하는 활성 가스와의 혼합 가스를 사용할 수 있다. 예를 들어, 이산화탄소 가스, 탄화수소계 가스, 불소계 가스를 포함하는 스퍼터 가스 분위기로 하는 것이 바람직하다. 이들은, 위상 시프트막(12)의 웨트 에칭 속도를 제어하는(지연시키는) 것에 유효하다.

예를 들어, 크롬으로 이루어지는 타깃을 사용하고, 아르곤(Ar) 가스와 질소(N₂) 가스와 이산화탄소(CO₂) 가스의 혼합 가스를 스퍼터 챔버(도시하지 않음)에 도입해서 스퍼터 파워를 인가하고, 투명 기판(11) 상에 CrCON으로 이루어지는 위상 시프트막(12)을 형성할 수 있다. 형성된 막은 대기에 접촉하지 않고 연속해서, 이산화탄소 가스, 탄화수소계 가스, 불소계 가스 등의 활성 가스를 포함하는 가스 분위기 중에서, 다음 공정에 보내지는 것이 바람직하다. 이 폭로용 가스 분위기 중에는, 불활성 가스(헬륨 가스, 네온 가스, 아르곤 가스, 크립톤 가스, 크세논 가스 등)가 포함되어도 좋고, 또한, 활성 가스로서, 산소 가스, 질소 가스 등이 포함되어도 좋다.

위상 시프트막(12)은 단층이어도, 복수의 층으로 구성되어도 좋다. 위상 시프트막(12)이 복수층으로 구성되는 경우, 상기의 성막 공정 및 폭로 공정은 복수회 행한다.

다음에, 위상 시프트막(12) 상에, 스퍼터법에 의해 에칭 마스크막(13)을 형성한다. 일례로서, MoSi를 포함하는 에칭 마스크막(13)의 형성에 대해서 이하에 설명한다.

스퍼터 타겟으로서, 몰리브덴 실리사이드(예를 들어 Mo:Si=1:4)가 배치된 스퍼터 챔버에, 스퍼터 가스[예를 들어, 아르곤(Ar) 가스와 일산화질소(NO） 가스의 혼합 가스]를 도입하고, 스퍼터 파워를 인가함으로써, 위상 시프트막(12) 상에, MoSiON으로 이루어지는 에칭 마스크막(13)을 성막할 수 있다.

이렇게 해서 형성된, 에칭 마스크막(13)의 표면 반사율은 15％ 이하(쌍대표 파장)로 할 수 있다.

또한, 본 발명자들의 검토에 의하면, 상기와 같이 형성된, 위상 시프트막(12)과 에칭 마스크막(13)의 적층은, X선 광전자 분광법(XPS)에 의한 깊이 방향의 조성 분석의 결과, 이하와 같은 바람직한 경향을 갖는 것으로 할 수 있는 것을 알 수 있었다. 즉, 위상 시프트막(12)에 기인하는 크롬(Cr) 피크와, 에칭 마스크막(13)에 기인하는 실리콘(Si) 피크[또는 몰리브덴(Mo) 피크]가 중첩되는 영역(조성 경사 영역이라고 함)에 있어서, 탄소(C)의 함유율이, 에칭 마스크막(13)의 표면 방향을 향해[투명 기판(11) 표면으로부터 멀어지는 방향을 향해] 단계적 또는 연속적으로 증가한다. 여기서, 탄소는 위상 시프트막(12)의 웨트 에칭 속도를 내리는 작용을 가지므로, 위상 시프트막(12)의 피에칭면의 형상을 양호화하기[위상 시프트막(12)의 에지 부분의 단면이, 투명 기판(11) 표면에 대해 수직 또는 수직에 근접한 형상이 되도록 하기] 위해 기여한다고 생각된다.

한편, 에칭 마스크막(13)으로서는, 예를 들어 티타늄의 타깃을 사용한 스퍼터법을 적용하고, 산소 가스와 질소 가스를 도입한, 스퍼터 분위기를 사용함으로써, 티타늄의 산질화막을 형성하는 것도 가능하다. 또한, 에칭 마스크막(13)도 단층이어도 좋고, 복수의 층으로 구성되어도 좋다.

다음에, 에칭 마스크막(13) 상에, 스퍼터법에 의해, 차광막(14)을 형성한다. 이 차광막(14)은, 에칭 마스크막(13)과, 차광막(14) 상에 형성되는 제1 포토레지스트막(18)의 밀착성을 간접적으로 향상시키는 기능도 발휘한다. 이때, 예를 들어 차광막(14)을 크롬을 포함하는 재료로 형성하는 경우에는, 크롬 또는 크롬 화합물을 포함하는 스퍼터 타겟을 사용해서, 불활성 가스를 포함함과 함께, 산소 가스, 질소 가스, 이산화탄소 가스, 산화질소계 가스, 탄화수소계 가스 및 불소계 가스로 이루어지는 군으로부터 선택되는 적어도 1종을 포함하는 활성 가스와의 혼합 가스로 이루어지는 스퍼터 가스 분위기에서, 스퍼터법이 행해진다.

차광막(14) 형성 후에, 또한, 제1 포토레지스트막(18)을 도포한다.

이상에 의해, 도 3에 도시하는 바와 같은 포토마스크 블랭크가 제작된다. 본 발명의 포토마스크의 제조에서는, 이 포토마스크 블랭크를 준비한다.

그리고, 위상 시프트막(12), 에칭 마스크막(13) 및 차광막(14)의 패터닝에 있어서는, 이하의 공정을 포함할 수 있다.

<제법 1 도 7의 방법>

도 7은 본 발명의 제1 및 제2 형태의 포토마스크의 제조 방법예를 나타내는 도면이다.

우선, 상기 포토마스크 블랭크를 준비한 후[도 7의 (a)],

제1 포토레지스트막(18)에 묘화 및 현상을 행함으로써, 제1 레지스트 패턴(18a)을 형성하고[도 7의 (b)],

상기 제1 레지스트 패턴(18a)을 마스크로서 차광막(14)을 웨트 에칭함으로써, 차광막 패턴(14a)을 형성하고[도 7의 (c)],

제1 레지스트 패턴(18a)을 박리[도 7의 (d)]한 후,

상기 차광막 패턴(14a)이 형성된 상기 투명 기판(11) 전체면에 제2 포토레지스트막(19)을 형성하고[도 7의 (e)],

상기 제2 포토레지스트막(19)에 대해 묘화 및 현상을 행함으로써, 제2 레지스트 패턴(19a)을 형성하고[도 7의 (f)],

상기 제2 레지스트 패턴(19a)을 마스크로서 상기 에칭 마스크막(13)을 웨트 에칭함으로써, 에칭 마스크막 패턴(13a)을 형성하고[도 7의 (g)],

얻어진 에칭 마스크막 패턴(13a)을 마스크로서, 상기 위상 시프트막(12)을 웨트 에칭함으로써, 위상 시프트막 패턴(12a)을 형성한다[도 7의 (h)].

그리고 제2 레지스트 패턴(19a)을 박리하면, 상기에서 설명한 제2 형태의 포토마스크(10b)가 완성된다[도 7의 (i)].

또한, 이 후, 형성된 차광막 패턴(14a)을 마스크로서, 상기 에칭 마스크막(13)을 웨트 에칭하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 상기에서 설명한 제1 형태의 포토마스크(10a)가 완성된다[도 7의 (j)].

<제법 2 도 8의 방법>

도 8은 본 발명의 제1 및 제2 형태의 포토마스크의 제조 방법의 다른 예를 나타내는 도면이다. 여기서는, 차광막(14)과 위상 시프트막(12)이 모두 크롬을 포함하는 막인 경우를 도시한다.

상기 포토마스크 블랭크를 준비한 후[도 8의 (a)],

상기 제1 포토레지스트막(18)에 묘화 및 현상을 행함으로써, 제1 레지스트 패턴(18a)을 형성하고[도 8의 (b)],

상기 제1 레지스트 패턴(18a)을 마스크로서 차광막(14)을 웨트 에칭하고, 계속해서, 에칭 마스크막(13) 및 위상 시프트막(12)을 순차 웨트 에칭함으로써 투명 기판(11)의 노출 부분인 투광부(17)를 형성하고[도 8의 (c)],

제1 레지스트 패턴(18a)을 제거한 후[도 8의 (d)], 상기 투광부(17)가 형성된 상기 투명 기판(11) 전체면에 제2 포토레지스트막(19)을 형성하고[도 8의 (e)], 상기 제2 포토레지스트막(19)에 대해 묘화 및 현상을 행함으로써, 제2 레지스트 패턴(19a)을 형성하고[도 8의 (f)],

상기 제2 레지스트 패턴(19a)을 마스크로서 차광막(14)을 웨트 에칭함으로써, 차광막 패턴(14a)을 형성한다[도 8의 (g)].

그리고 제2 레지스트 패턴(19a)을 제거함으로써, 본 발명의 제2 형태의 포토마스크(10b)가 얻어진다[도 8의 (h)].

또한, 상기 차광막 패턴(14a)을 형성한 후, 제2 레지스트 패턴(19a) 및 형성된 차광막 패턴(14a)을 마스크로서, 에칭 마스크막(13)을 웨트 에칭함으로써 에칭 마스크막 패턴(13a)을 형성하는 것이 보다 바람직하다[도 8의 (i)]. 이 후 제2 레지스트 패턴(19a)을 제거함으로써, 본 발명의 제1 형태의 포토마스크(10a)가 얻어진다[도 8의 (j)].

<제법 3 도 9의 방법>

도 9는 본 발명의 제1 형태의 포토마스크의 제조 방법의 또 다른 예를 나타내는 도면이다.

상기 포토마스크 블랭크를 준비한 후[도 9의 (a)],

상기 제1 포토레지스트막(18)에 묘화 및 현상을 행함으로써, 제1 레지스트 패턴(18a)을 형성하고[도 9의 (b)],

상기 제1 레지스트 패턴(18a)을 마스크로서 차광막(14)을 제1 에칭액에 의해 웨트 에칭하여 차광막 패턴(14a)을 형성하고[도 9의 (c)],

계속해서, 에칭 마스크막(13)을 제2 에칭액에 의해 웨트 에칭하여 에칭 마스크막 패턴(13a)을 형성하고[도 9의 (d)],

또한, 상기 에칭 마스크막 패턴(13a)을 마스크로서, 제1 에칭액에 의해 위상 시프트막(12)을 웨트 에칭함과 함께, 상기 차광막 패턴(14a)을 사이드 에칭하고[도 9의 (e)],

사이드 에칭을 받은 차광막 패턴(14a)을 마스크로서 에칭 마스크막 패턴(13a)을 제2 에칭액에 의해 다시 에칭하고[도 9의 (f)],

그 후에, 상기 제1 레지스트 패턴(18a)을 박리한다[도 9의 (9)].

이 제법에 의하면, 묘화와 현상을 1회로 하는 것이 가능한 데다가, 복수회의 묘화 공정에 의한 서로의 얼라인먼트 어긋남의 영향을 제로로 할 수 있는 점에서 유리하고, 특히, 미세 폭의 위상 시프트부(16)를 정확하게 형성할 수 있는[도 9의 (f) 참조] 것이 우수하다.

[패턴 전사 방법 및 표시 장치의 제조 방법]

본 발명은, 패턴 전사 방법을 포함한다. 즉, 상술한 포토마스크와 노광 장치를 사용해서, 포토마스크가 갖는 전사용 패턴을 전사하는 방법을 포함한다.

또한, 상술한 포토마스크와 노광 장치를 사용한, 패턴 전사하는 것을 포함하는, 표시 장치의 제조 방법도 포함한다.

즉 본 발명은,

본 발명의 표시 장치 제조용 포토마스크를 준비하는 공정과, i선, h선, g선을 포함하는 노광광을 조사하는, 표시 장치 제조용 노광 장치를 사용해서, 상기 포토마스크가 구비하는 전사용 패턴을 노광하고, 상기 전사용 패턴을, 피전사체 상에 전사하는 공정을 포함하는, 패턴 전사 방법을 포함한다.

본 발명은, 또한, 본 발명의 표시 장치 제조용 포토마스크를 준비하는 공정과, i선, h선, g선을 포함하는 노광광을 조사하는, 표시 장치 제조용 노광 장치를 사용해서, 상기 포토마스크가 구비하는 전사용 패턴을 노광하고, 상기 전사용 패턴을, 피전사체 상에 전사하는 공정을 포함하는, 표시 장치의 제조 방법을 포함한다.

사용하는 노광 장치는, LCD용의 표준적인 등배 노광의 노광 장치로 할 수 있다. 즉, 광원으로서, i선, h선, g선을 포함하는 파장 영역의 것(브로드 파장 광원이라고도 함)을 사용함으로써, 충분한 조사광량을 얻을 수 있다. 단, 광학 필터를 사용해서, 특정 파장의 광(예를 들어 i선)만을 사용해도 좋다.

노광 장치의 광학계는, 개구수 NA를 0.06 내지 0.10, 코히어런스 팩터(σ)를 0.5 내지 1.0의 범위로 할 수 있다. 이러한 노광 장치는, 일반적으로, 3㎛ 정도를 해상 한계로 하고 있다.

물론, 본 발명은, 보다 넓은 범위의 노광 장치를 사용한 전사 시에 적용하는 것도 가능하다. 예를 들어, NA가 0.06 내지 0.14, 또는 0.06 내지 0.15의 범위로 할 수 있다. NA가 0.08을 초과하는, 고해상도의 노광 장치에도 요구가 생기고, 본 발명은 이들에도 적용할 수 있다.

이상으로부터 명백해진 바와 같이, 본 발명의 포토마스크는, 위상 시프트막의 피에칭면을, 보다 투명 기판에 대해 수직인 것으로 했으므로, 노광에 의해 얻어지는, 피전사면 상의 포토레지스트 패턴 형상의 프로파일을 향상시키는 것이 가능하게 되었다.

[실시예]

본 발명자들의 검토에 의하면, 상기 제법 1을 사용해서 제조한, 다음의 표시 장치 제조용 포토마스크에 있어서, 전사 패턴의 투광부와 위상 시프트부의 경계(위상 시프트막의 피에칭면이 노출되어 있는 중)를, 면 내에 걸쳐서 임의의 9개소를 검사했다. 즉, 측면각(θ)과, 밑단 폭의 막 두께비(D/T)를 측정한 부분, 측면각(θ)은, 100 내지 105도의 범위 내이며, 막 두께비(D/T)는 모두 0.45 이하(0.40 내지 0.45의 범위 내)이었다.

(제1 형태에 의한 포토마스크)

투명 기판:합성 석영 유리 사이즈(330㎜×450㎜)

형성한 패턴:라인 폭 3㎛, 스페이스 폭 3㎛, 위상 시프트부(림 폭) 한쪽당 0.5㎛의 라인 앤드 스페이스 패턴

위상 시프트막:CrOCN 막 두께 1200Å

노광광 투과율(쌍i선):6％

위상차(쌍i선):180도

에칭 마스크막:MoSiON 막 두께 100Å

차광막(반사 방지 기능층을 가짐):CrOCN/CrC/CrON 막 두께 1000Å 광학 농도(OD)≥3

이상, 본 발명을, 복수의 형태를 참조하여 설명했지만, 본 발명은 상기 형태로 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 구성이나 상세에는, 청구항에 기재된 본 발명의 정신이나 범위 내에서 당업자가 이해할 수 있는 다양한 변형을 할 수 있다.

2a, 2b, 2c : 라인 패턴
3a, 3b, 3c : 스페이스 패턴
10a, 10b : 포토마스크
11 : 투명 기판
12 : 위상 시프트막
12a : 위상 시프트막 패턴
13 : 에칭 마스크막
13a : 에칭 마스크막 패턴
14 : 차광막
14a : 차광막 패턴
15 : 차광부
16 : 위상 시프트부
17 : 투광부
18 : 제1 포토레지스트막
18a : 제1 레지스트 패턴
19 : 제2 포토레지스트막
19a : 제2 레지스트 패턴
101 : 투명 유리 기판
102 : 위상 시프트막 패턴
103 : 레지스트 패턴

Claims

투명 기판 상에 위상 시프트막, 에칭 마스크막, 차광막이, 각각 웨트 에칭에 의해 패터닝됨으로써 차광부, 위상 시프트부, 투광부를 포함하는 전사용 패턴이 형성되어 이루어지는 표시 장치 제조용 포토마스크로서,
상기 차광부는, 상기 투명 기판 상에 상기 위상 시프트막, 상기 에칭 마스크막, 상기 차광막이 이 순서로 적층되어 이루어지고,
상기 위상 시프트부는, 상기 투명 기판 상에서 상기 에칭 마스크막을 마스크로 한 웨트 에칭에 의해 패터닝된 상기 위상 시프트막을 포함하고, 상기 위상 시프트부와 상기 투광부가 인접하는 부분에서, 상기 위상 시프트막의 에지 단면이 노출되고, 상기 단면은 레지스트 패턴을 마스크로서 상기 위상 시프트막을 웨트 에칭하는 경우에 형성되는 단면과 비교하여, 상기 투명 기판에 대한 각도가 더 수직에 가까운 형상을 갖고,
상기 투광부는, 상기 투명 기판 표면이 노출되어 이루어지고,
상기 위상 시프트막은, 크롬을 함유하는 재료로 이루어짐과 함께, 800 내지 1800Å의 막 두께를 갖고,
상기 에칭 마스크막은, 상기 위상 시프트막의 에칭액에 대해 에칭 내성을 갖는 재료로 이루어지고,
또한, 상기 위상 시프트부와 상기 투광부는 상기 포토마스크의 노광광의 대표 파장에 대해 160도 내지 200도의 위상차를 갖는 것인
표시 장치 제조용 포토마스크.
제1항에 있어서,
상기 전사용 패턴은 라인 앤드 스페이스 패턴을 포함하고, 상기 라인 앤드 스페이스 패턴의 라인 패턴은 일정 폭의 차광부와, 상기 일정 폭의 차광부의 양측에 인접한 일정 폭의 위상 시프트부를 갖는 것을 특징으로 하는 표시 장치 제조용 포토마스크.
제2항에 있어서,
상기 일정 폭의 위상 시프트부가 갖는 폭 R(μm)은 R≥0.8
인 것을 특징으로 하는 표시 장치 제조용 포토마스크.
제1항에 있어서,
상기 전사용 패턴은 홀 패턴을 포함하고,
상기 홀 패턴은 소정 직경의 투광부와, 상기 투광부를 둘러싸는 일정 폭의 위상 시프트부와, 상기 위상 시프트부를 둘러싸는 차광부를 갖는 것을 특징으로 하는 표시 장치 제조용 포토마스크.
제4항에 있어서,
상기 위상 시프트부의 폭 R(μm)이 0.3≤R≤1.5(μm)
인 것을 특징으로 하는 표시 장치 제조용 포토마스크.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 위상 시프트부가 갖는 위상 시프트량은, 파장 365nm(i선)로부터 436nm(g선)까지의 광에 대해, 변동 폭이 40도 이내인 것을 특징으로 하는 표시 장치 제조용 포토마스크.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 위상 시프트부는, 노광광에 포함되는 대표 파장에 대한 광투과율이 2 내지 15%인 것을 특징으로 하는 표시 장치 제조용 포토마스크.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 위상 시프트막은, 크롬의 산화물(CrOx), 질화물(CrNx), 탄화물(CrCx), 산화질화물(CrOxNy), 질화탄화물(CrCxNy), 산화탄화물(CrOxCy), 산화질화탄화물(CrOxNyCz), 불화물(CrFx) 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치 제조용 포토마스크.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 에칭 마스크막은, 알루미늄(Al), 코발트(Co), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo), 바나듐(V), 티타늄(Ti), 망간(Mn), 철(Fe), 니켈(Ni), 지르코늄(Zr), 마그네슘(Mg), 구리(Cu), 이트륨(Y), 황(S), 인듐(In), 주석(Sn), 탄탈륨(Ta), 하프늄(Hf), 니오븀(Nb), 실리콘(Si) 중 어느 하나의 질화물, 산화물, 탄화물, 산화질화물, 탄화질화물, 산화탄화물 또는 산화탄화질화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치 제조용 포토마스크.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 전사용 패턴에 포함되는 상기 투광부와 상기 위상 시프트부가 서로 인접하는 부분에서 상기 위상 시프트막의 피에칭면이 노출되고,
상기 인접하는 부분의 단면에 있어서, 상기 위상 시프트막의 상면, 하면 및 피에칭면에 각각 대응하는 상변, 하변 및 측변이, 조건 (A) - 상기 상변과 상기 측변의 접점과, 상기 상면으로부터 상기 위상 시프트막의 막 두께의 3분의 2 내려간 높이의 위치에서의 상기 측변의 위치를 연결한 직선이, 상기 상변과 이루는 각도가 85도로부터 120도의 범위 내임 - 및 조건 (B) - 상기 상변과 상기 측변의 접점을 통하고 상기 투명 기판의 주표면에 대해 수직인 제1 가상선과, 상기 하면으로부터 상기 막 두께의 10분의 1 올라간 높이의 위치에서의 상기 측변의 위치를 통하고 상기 투명 기판의 상기 주표면에 대해 수직인 제2 가상선과의 사이의 폭이, 상기 막 두께의 2분의 1 이하임 - 를 충족하는 표시 장치 제조용 포토마스크.
투명 기판 상에 위상 시프트막, 에칭 마스크막, 차광막이, 각각 웨트 에칭에 의해 패터닝됨으로써 차광부, 위상 시프트부, 투광부를 포함하는 전사용 패턴이 형성되어 이루어지는 표시 장치 제조용 포토마스크의 제조 방법으로서,
상기 차광부는, 상기 투명 기판 상에 상기 위상 시프트막, 상기 에칭 마스크막, 상기 차광막이 이 순서로 적층되어 이루어지고,
상기 위상 시프트부는, 상기 투명 기판 상에 상기 위상 시프트막, 또는, 상기 위상 시프트막과 상기 에칭 마스크막이 형성되어 이루어지고,
상기 투광부는, 상기 투명 기판 표면이 노출되어 이루어지는 표시 장치 제조용 포토마스크의 제조 방법에 있어서,
상기 투명 기판 상에 위상 시프트막, 에칭 마스크막, 차광막이 이 순서로 적층되고, 또한 제1 포토레지스트막이 형성된 포토마스크 블랭크를 준비하는 공정과,
상기 위상 시프트막, 상기 에칭 마스크막 및 상기 차광막에 대해 각각 소정의 패터닝을 행함으로써 전사용 패턴을 형성하는 공정을 갖고,
상기 위상 시프트막의 패터닝에 있어서는, 패터닝된 상기 에칭 마스크막을 마스크로서 상기 위상 시프트막을 웨트 에칭함으로써, 상기 위상 시프트부와 상기 투광부가 인접하는 부분에서, 상기 위상 시프트막의 에지 단면을 노출시키고, 상기 단면은 레지스트 패턴을 마스크로서 상기 위상 시프트막을 웨트 에칭하는 경우에 형성되는 단면과 비교하여, 상기 투명 기판에 대한 각도가 더 수직에 가까운 형상을 갖고,
상기 위상 시프트막은, 크롬을 함유하는 재료로 이루어지고,
상기 에칭 마스크막은, 상기 위상 시프트막의 에칭액에 대해, 에칭 내성을 갖는 재료로 이루어지고,
또한, 상기 위상 시프트부와 상기 투광부는 상기 포토마스크의 노광광의 대표 파장에 대해 160도 내지 200도의 위상차를 갖는 것을 특징으로 하는
표시 장치 제조용 포토마스크의 제조 방법.
제11항에 있어서,
상기 전사용 패턴은 라인 앤 스페이스 패턴을 포함하고, 상기 라인 앤 스페이스 패턴의 라인 패턴은 일정 폭의 차광부와, 상기 일정 폭의 차광부의 양측에 인접한 일정 폭의 위상 시프트부를 갖는 것을 특징으로 하는 표시 장치 제조용 포토마스크의 제조 방법.
제11항에 있어서,
상기 전사용 패턴은 홀 패턴을 포함하고, 상기 홀 패턴은 소정 직경의 투광부와, 상기 투광부를 둘러싸는 일정 폭의 위상 시프트부와, 상기 위상 시프트부를 둘러싸는 차광부를 갖는 것을 특징으로 하는 표시 장치 제조용 포토마스크의 제조 방법.
제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 위상 시프트부가 갖는 위상 시프트량은, 파장 365nm(i선)로부터 436nm(g선)까지의 광에 대해, 변동 폭이 40도 이내인 것을 특징으로 하는 표시 장치 제조용 포토마스크의 제조 방법.
제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 위상 시프트부는, 노광광에 포함되는 대표 파장에 대한 광투과율이 2 내지 15%인 것을 특징으로 하는 표시 장치 제조용 포토마스크의 제조 방법.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된, 표시 장치 제조용 포토마스크를 준비하는 공정과,
i선, h선, g선을 포함하는 노광광을 조사하는 표시 장치 제조용 노광 장치를 사용해서 상기 포토마스크가 구비하는 전사용 패턴을 노광하고, 상기 전사용 패턴을 피전사체 상에 전사하는 공정을 포함하는 패턴 전사 방법.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된, 표시 장치 제조용 포토마스크를 준비하는 공정과,
i선, h선, g선을 포함하는 노광광을 조사하는 표시 장치 제조용 노광 장치를 사용해서 상기 포토마스크가 구비하는 전사용 패턴을 노광하고, 상기 전사용 패턴을 피전사체 상에 전사하는 공정을 포함하는 표시 장치의 제조 방법.